Calculadora de fuerza

La calculadora de fuerza está aquí para ayudarte a calcular la fuerza a partir de la segunda ley del movimiento de Newton. Sigue leyendo para aprender qué es la fuerza y qué tipos de fuerzas hay en mecánica clásica. También te explicaremos cómo hallar la fuerza en ejercicios utilizando la fórmula de la fuerza. Al final, también ilustraremos qué es la fuerza neta con un ejemplo sencillo.

Si necesitas hallar una fuerza concreta, quizá alguna de estas calculadoras pueda ayudarte:

• Calculadora de la fuerza gravitatoria
• Calculadora de la fuerza normal 🇺🇸
• Calculadora de la fuerza centrífuga 🇺🇸
• Calculadora de fricción
• Calculadora de tensión 🇺🇸
• Calculadora de flotabilidad
• Calculadora de presión

¿Qué es la fuerza?

Si se le preguntara: "¿Qué es la fuerza?", una persona que no física pensaría, probablemente en empujar y tirar. Un físico pensaría en el cambio de aceleración de un objeto. Para entenderlo, veamos la ecuación de la fuerza:

donde:

• $\small a$ es la aceleración del objeto expresada en metros por segundo al cuadrado $\small\rm [m/s^2]$.
• $\small m$ es la masa del objeto en kilogramos $\small \rm [kg]$.
• $\small F$ es la fuerza medida en Newtons $\small \rm [N]$.

La aceleración es el cambio de velocidad en el tiempo. Y, como puedes ver en la fórmula de la fuerza, cuanto mayor sea la fuerza, mayor será la aceleración. Así, si algo va a gran velocidad, por ejemplo, un automóvil, puede impartir una fuerza importante si choca contra otro automóvil. Esta fuerza es proporcional a la masa del automóvil y a su aceleración (deceleración). Otro ejemplo sería la fuerza del puñetazo humano, en la que la masa y la aceleración del cuerpo son directamente proporcionales a la fuerza del impacto.

Para utilizar la calculadora de fuerza, introduce dos de estas variables: masa, aceleración o fuerza en cualquier unidad y obtén el número que falta en un abrir y cerrar de ojos.

Si calculas la fuerza por tu cuenta, utiliza siempre el sistema SI para evitar errores. ¿Cuál es la unidad SI de fuerza? Es el Newton $\footnotesize \bold{[N]}$, llamada así por Isaac Newton, matemático, físico y descubridor de la gravedad. En unidades básicas del SI, un Newton equivale a:

Para saber más sobre las unidades de fuerza, ve a nuestro conversor de fuerza 🇺🇸.

Newton inventó tres leyes del movimiento que explican el movimiento de todos los objetos físicos. Son los fundamentos de toda la mecánica clásica, que también se conoce como mecánica newtoniana.

1. Primera ley del movimiento de Newton

   Un objeto permanecerá en reposo o seguirá moviéndose con velocidad constante a menos que actúe sobre él una fuerza externa.

2. Segunda ley del movimiento de newton

   La fuerza ejercida por un objeto es igual a la masa por la aceleración de dicho objeto: $\small F = m \cdot a$.

3. Tercera ley del movimiento de Newton

   Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza igual en magnitud y opuesta en dirección sobre el primero (para cada acción, siempre hay una reacción igual pero opuesta).

Todas las fuerzas de la mecánica clásica están sujetas a tres de las leyes del movimiento de Newton.

• La fuerza gravitatoria es la atracción entre dos objetos cualesquiera de masa distinta de cero. Caminas sobre el suelo en lugar de flotar debido a esta fuerza: la gravedad. La ejerce todo lo que te rodea, como la pantalla en la que estás leyendo esto. Es tan pequeña que resulta imperceptible.

• La fuerza normal es la reacción a la fuerza gravitatoria, un ejemplo perfecto de la tercera ley de Newton. Cuando estás de pie, ejerces una fuerza (igual a la fuerza gravitatoria) sobre el piso. El piso ejerce sobre ti una fuerza del mismo valor.

• La fricción es una fuerza que se opone al movimiento. Es proporcional a la fuerza normal que actúa entre un objeto y el suelo. En invierno, se echa arena sobre las superficies heladas para aumentar la fricción y evitar resbalones.

• Tensión es una fuerza axial que atraviesa cuerdas, cadenas, muelles y otros objetos cuando hay una tracción externa. Por ejemplo, si estás paseando a tu perro y éste tira de ti hacia delante, se crea tensión en su correa.

• La fuerza centrípetaes una fuerza que actúa sobre un objeto en rotación. ¿Has estado alguna vez en un carrusel? ¿Recuerdas la sensación de ser empujado hacia fuera? Esa sensación se llama inercia (primera ley de Newton) y la fuerza centrípeta es la que te mantiene rotando.

• Presión es la medida de la fuerza aplicada sobre una superficie. Si inflas un globo, las partículas de aire de su interior ejercen presión sobre el globo. Todas las partículas sienten la misma fuerza, por lo que el globo se infla uniformemente.

Veamos algunos ejercicios para que nada te sorprenda en tu clase de física.

1. Halla la fuerza aceleradora y deceleradora (de frenado):

Un guepardo tiene una masa de 50 kg. Acelera desde el reposo hasta 50 km/h en 3 segundos. A continuación, empieza a ralentizarse progresivamente y se detiene al cabo de 8 segundos.

• Fuerza de aceleración:

  Primero, halla la aceleración:

  $\small 50 \space \text{km/h}$ es igual a $\small 13.89 \space \text{m/s}$ (lo hemos calculado con el convertidor de rapidez 🇺🇸).

  La aceleración es igual a la diferencia de velocidad en el tiempo:

Calcula la fuerza de aceleración:

• Fuerza deceleradora:

La fuerza de deceleración es negativa porque tiene una dirección opuesta a la fuerza de aceleración.

2. ¿Cuánta fuerza necesitas para acelerar un objeto ($\small \bold{ m = 2 \space kg}$) en $\small \bold{8\ \rm{m/s^2}}$? ¿Y cuando el objeto es tres veces más pesado? ¿Cómo afecta a la fuerza?

Si la masa es tres veces más pesada, la fuerza tiene que ser tres veces mayor.

La fuerza es un vector 🇺🇸. Significa que tiene un valor y una dirección. Por eso no puedes sumarla como los números normales (escalares).

La fuerza neta 🇺🇸 ($\small F_{\text{N}}$) es la suma de los vectores de todas las fuerzas individuales que actúan sobre un objeto. Por ejemplo, veamos una bola que cae. Le afectan la fuerza gravitatoria ($\small F_{\text{G}} = 5\ \rm N$), la resistencia del aire ($\small F_{\rm R} = 1\ \rm N$) y la fuerza lateral causada por el viento ($\small F_{\rm V} = 2\ \rm N$).

1. Primero, halla la fuerza neta de las fuerzas verticales. Tienen direcciones opuestas, por lo que, en parte, se anulan mutuamente:

2. Ahora, halla la fuerza neta de las dos fuerzas restantes.

   Aquí puedes calcularla utilizando Teorema de Pitágoras (en un triángulo rectángulo: $\small a^2 + b^2 = c^2$). Para saber más sobre la suma de vectores, puedes visitar la calculadora de suma de vectores 🇺🇸.

La fuerza neta que actúa sobre una bola es igual a 2√5 N.

Ahora que ya conoces las tres leyes del movimiento de Newton y la definición de fuerza, consulta una de las calculadoras que aparecen al principio. Allí explicamos con detalle todos los tipos de fuerzas. También hicimos hace poco un divertido experimento en el que probamos qué ganaría una carrera: un rollo de papel higiénico o una botella. ¡Compruébalo para aprender algo sobre el momento de inercia de la masa y la aceleración!